[发明专利]一种油气分离器

说明书

技术领域

 本发明涉及一种设置在制冷循环管路中的油气分离器，具体地说是一种用于压缩机出口处的油气分离器。

背景技术

压缩机是一种提高气体压力或输送气体的机器，应用极为广泛。在制冷业、矿业、冶金业、机械制造业、土木工程、石油化学工与气体分离工程以及国防工业中，压缩机是必不可少的关键设备之一。此外，医疗、纺织、食品、农业、交通等部门的需求也与日俱增。压缩机因其用途广泛被称为“通用机械”。随着国家对环保和节能的持续关注,特殊气体压缩机需求量日益增多。

在制冷业，传统空调和热泵中使用的工质主要是CFCs和HCFCs，但由于对臭氧层破坏和大气变暖有重要影响，使寻找高效、绿色环保制冷工质成为当前国际社会共同关注的问题，自然工质CO₂作为传统工质的替代物重新兴起。自然环保工质CO₂因其具有无毒、不可燃、廉价、易得且对环境没有危害（温室效应潜能值 GWP=1、臭氧耗损潜能 ODP=0）的特性而倍受青睐。同时作为新一代空调和热泵核心部件——CO₂压缩机的需求量快速增长，且对压缩CO₂气体的质量要求进一步提高。如何获得含油量低、洁净的高品质压缩CO₂气体,此时与CO₂压缩机配套的油气分离器就显得尤为重要。

冷冻油被誉为压缩机的“血液”，能对压缩机的运转起到以下作用：在摩擦副之间形成一种保护膜，避免金属与金属之间直接接触，从而缓解了摩擦力作用，节约能耗，延长压缩机的寿命，提高经济效益；随时将摩擦热排出机外；防泄漏、防尘、防串气；抗腐蚀防锈，保护摩擦表面不受油变质或外来侵蚀；清净冲洗，把摩擦面积垢清洗排除等。 

在压缩机气缸高温的作用下，冷冻油以雾状形式与高压气体混合并一起以高流速经压缩机排气口排出。为了避免压缩机冷冻油的浪费，影响换热器的换热效率，提高压缩气体的品质，所以在压缩机排气口后设油气分离装置。

按分离机理的不同，压缩机通常采用两种油气分离方法。一种称为旋风分离法，它是依靠油滴自身重力以及离心力的作用，从气体中分离直径较大的油滴。实际测试表明，对于直径大于1μm的油滴，可采用旋风分离法可有效地分离出来。另一种称为亲和聚结法，通过特殊材料制成的元件，使直径在1μm以下的油滴先聚结为直径较大的油滴，然后再分离出来。

旋风分离法是在油气分离器中设置旋风通道，当含油气体进入油气分离器后，首先通过旋风通道，密度大于气体的油滴将会在离心力的作用下被甩到壁上，然后在重力的作用下，落到分离器的底部。旋风分离法的压力损失小、设备结构简单，但对于直径在1μm以下的油滴分离效率低。

亲和聚结法主要由过滤和聚结两个过程组成。这种分离方法所采用的元件，实际上是一种多孔过滤材料，当含油气体进入过滤元件之前，直径大于元件材料孔径的油滴，将在元件的表面被过滤出来。然后，利用过滤材料内部流道形状和大小的改变，可使进入其内部的小直径油滴在惯性力等的作用下，在材料的纤维上聚结成为大直径油滴，并被过滤出来。亲和聚结法对于直径在1μm 以下的油滴分离效率高，但是当压缩气体中的固体粒子经过过滤材料时滞留在过滤层中，导致了过滤材料压差（阻力）不断增加。随着过滤材料使用时间增长，当过滤材料压差达到0.08到0.1Mpa时，过滤材料必须更换，否则增加压缩机运行成本。

目前的CO₂冷媒系统中往往是直接把传统冷媒的油气分离器借用过来，由于CO₂的特性与传统冷媒差异较大，且CO₂冷媒与其冷冻油的相溶情况与传统冷媒的情况也明显不同，所以一般在压缩机的排气口设备设置滤芯进行油气分离，存在分离效率低、压损大、滤料需经常更换等问题，使系统运行费用高，经济性降低、维护操作复杂。所以，设计专门针对CO₂压缩机的油气分离器亟待开发。

发明内容

本发明提供一种油气分离器，能够克服上面提到的不足，通过气态冷媒在油分离器桶体中反复的冲撞流动，多次分离使得排出冷媒的含油量明显降低。特别的，本发明提供一种用于CO₂压缩机出口处，超临界状态下CO₂与冷冻油分离，进一步的目的在于在较小压力损失，减少滤芯更换的前提下实现压缩机CO₂气体与冷冻油的高效分离，使气体中含油量降到1ppm以下。